第一講

萃取原理概述

萃取是化工、制藥、石化、冶金等行業(yè)常見(jiàn)的生產(chǎn)工藝之一，因其具有提取率高、萃取劑可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，常用于從含有多種雜質(zhì)的溶液中提取目標(biāo)產(chǎn)品。

一、萃取的基本原理

傳質(zhì)原理表明，物質(zhì)總是傾向于從難溶體系進(jìn)入易溶體系，這也被稱為傳質(zhì)動(dòng)力，是萃取的理論基礎(chǔ)。共同溶解于水相中的產(chǎn)品和雜質(zhì)，在某種溶劑中的溶解度差異很大，并且該溶劑與水相不相溶，兩者密度差異較大。具有如此性質(zhì)的溶劑，被稱為萃取劑。

萃取是利用產(chǎn)品和雜質(zhì)在萃取劑和水相中溶解度的差異，完成對(duì)產(chǎn)品的選擇性提取。萃取原理如圖1所示，當(dāng)萃取發(fā)生時(shí)，原來(lái)溶解在水相中的產(chǎn)品，在傳質(zhì)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，開(kāi)始向萃取劑中運(yùn)動(dòng)，而其他雜質(zhì)在萃取劑中的溶解度很小、傳質(zhì)阻力大，便繼續(xù)留在水相中。

需要注意的是，萃取劑因與水相不相溶，在靜置狀態(tài)下會(huì)與水相形成分層。此時(shí)，傳質(zhì)僅發(fā)生在分界面附近，遠(yuǎn)離分界面的萃取劑和水相無(wú)法接觸，便無(wú)法完成傳質(zhì)。因此，需要在特定設(shè)備中，通過(guò)攪拌、晃動(dòng)等外力打破這種分層，使萃取劑分散為如圖1（a)所示的液滴的形式，充分與水相接觸。萃取劑形成的液滴粒徑越小，與水相的接觸面積就越大，越有利于傳質(zhì)充分進(jìn)行。

傳質(zhì)完成后，需要將溶解了產(chǎn)品的萃取劑和殘留雜質(zhì)的水相分離，再各自進(jìn)行處理，才能達(dá)到提取的目的。因萃取劑和水相有密度差異，當(dāng)靜置一段時(shí)間后，兩者會(huì)自行分層。萃取劑和水相的密度差異越大，分層越容易，消耗時(shí)間越短，越有利于萃取生產(chǎn)。

二、萃取工藝的優(yōu)點(diǎn)

綜上所述，相對(duì)于化學(xué)沉淀法等傳統(tǒng)工藝而言，萃取工藝的優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）選擇性好。不同的萃取劑對(duì)于產(chǎn)品或雜質(zhì)的溶解性不同，溶解性差異越大，選擇性越好，越有利于實(shí)現(xiàn)高效提取和分離。

（2）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)。在萃取設(shè)備性能優(yōu)異的前提下，無(wú)論是萃取，還是分層，抑或是后續(xù)處理，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。當(dāng)然，這也對(duì)萃取設(shè)備提出了更高的要求。

（3）分離后的萃取劑經(jīng)處理后可以循環(huán)利用，大大降低了成本。由此可見(jiàn)，如何使萃取劑和水相精準(zhǔn)、高效分離，是實(shí)現(xiàn)萃取劑高效循環(huán)利用的另一關(guān)鍵。